RU2725869C1 - Method of ice cover destruction - Google Patents

Abstract

FIELD: vessels and other watercrafts.

SUBSTANCE: invention relates to icebreaking works. Underwater ship 2 is started to move under ice 1 at safe depth at resonant speed, exciting bending-gravity waves 3, at that, over horizontal vessel 4 horizontal flow 4 is formed, which will cause reduction of water depth under ice 1 and increase of amplitude of said waves. Stream 4 is formed periodically with frequency of resonance flexural-gravity waves and stored during time equal to half of their period, which considerably increases their amplitude, that is their ice breaking capacity.

EFFECT: invention is aimed at improvement of efficiency of ice destruction.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при всплытии в сплошном льду.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular, to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover by the resonance method when surfacing in solid ice.

Известен способ разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (1. RU 2188903 С1), заключающийся в возбуждении во льду резонансных ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, причем во время движения судна над его корпусом формируют горизонтальный поток воды.A known method of destruction of the ice sheet by resonant bending-gravitational waves (IHV) of a certain height, excited by an underwater vessel (1. RU 2188903 C1), which consists in the excitation of resonant IHV in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed, and during the movement of the vessel above it body form a horizontal flow of water.

Недостатком такого способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].The disadvantage of this method is the limited height of the IHV, i.e. their ice-breaking capacity, which at the resonant speed of the vessel is determined by the depth and displacement of the latter [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова.The task of the invention is to increase the efficiency of the destruction of the ice cover.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при неизменных резонансной скорости и величине заглубления судна.The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the height of the IHV at constant resonant speed and the depth of the vessel.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду резонансных ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, причем во время движения судна над его корпусом формируют горизонтальный поток воды.Restrictive: a method of destroying ice cover by an underwater vessel, which consists in exciting resonant IGW in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed, and during the movement of the vessel above its hull, a horizontal stream of water is formed.

Отличительные: поток формируют периодически с частотой резонансных ИГВ и сохраняют в течение времени равному половине их периода.Distinctive: the flow is formed periodically with the frequency of resonant IHVs and is kept equal to half their period over time.

Известно (2. Костюков А.А. Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение. 1966. - 448 с.), что близость дна, т.е. мелководье, увеличивает высоту волн по сравнению с глубокой водой. Таким образом, если после возбуждения резонансных ИГВ подо льдом уменьшить глубину воды, то это вызовет соответствующее увеличение высоты ИГВ.It is known (2. Kostyukov A.A. Water resistance to the movement of ships. L .: Shipbuilding. 1966. - 448 p.) That the proximity of the bottom, i.e. Shallow water, increases the height of the waves compared to deep water. Thus, if, after the excitation of resonant IHVs under ice, the water depth is reduced, this will cause a corresponding increase in the height of the IHV.

Также известно (3. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов. М.: Морской транспорт. 1956. - 507 с.), что всякий поток воды имеет турбулентность, создающую перемешивание воды и приводящую к интенсивному рассеиванию ее энергии. Поэтому, если на пути поступательно движущегося потока жидкости существует поперечный поток, то их взаимодействие будет сопровождаться еще большим перемешиванием и рассеиванием энергии, т.е. будет происходить уменьшение скоростей потоков. Таким образом, если подо льдом на некотором заглублении сформировать горизонтальный поток жидкости, т.е. поток со скоростью, параллельной поверхности ледяного покрова, то на пути воды, совершающей вертикальные колебания при возбуждении ИГВ, встретится препятствие в виде своеобразного жидкостного экрана. Наличие такого подледного экрана (течения) будет ограничивать перемещение частиц жидкости в пространстве между плоскостью потока и нижней поверхностью льда, т.е. приведет к превращению глубокой воды в мелководье.It is also known (3. Pavlenko G.E. Water resistance to ship traffic. M .: Sea transport. 1956. - 507 pp.) That any water flow has turbulence, which creates mixing of water and leads to intense dispersion of its energy. Therefore, if there is a transverse flow in the path of a progressively moving fluid flow, then their interaction will be accompanied by even greater mixing and dissipation of energy, i.e. a decrease in flow rates will occur. Thus, if under the ice at a certain depth, a horizontal fluid flow is formed, i.e. If the flow is at a speed parallel to the surface of the ice sheet, then an obstacle in the form of a kind of liquid screen will meet on the path of water that performs vertical vibrations upon excitation of IGW. The presence of such an under-ice screen (flow) will limit the movement of fluid particles in the space between the flow plane and the lower surface of the ice, i.e. will turn deep water into shallow water.

Также известно (4. Козин В.М., Скрипачёв В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ - Новосибирск: изд-во СО РАН - 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой равной частоте резонансных ИГВ приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуды прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.It is also known (4. Kozin VM, Skripachev VV Fluctuations of the ice cover under the action of a periodically changing load / PMTF - Novosibirsk: publishing house of the SB RAS - 1992. No. 5) that a periodic application of the transverse load to the ice cover with with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs, it leads to a significant increase in deformations (amplitude of deflections) of ice in comparison with its stationary application.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Под ледяным покровом на безопасной глубине начинают перемещать судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна над его корпусом при помощи насосов, расположенных внутри судна, формирую горизонтальный поток воды по всей длине судна, т.е. создают подо льдом жидкий экран. Формирование экрана над корпусом обеспечит его максимальное приближение к ледяному покрову, т.е. минимальную глубину воды подо льдом. Уменьшение глубины приведет к трансформации ИГВ на глубокой воде в волны на мелководье, т.е. к росту их высоты [2] и увеличению эффективности разрушения ледяного покрова.Under ice cover at a safe depth, the ship begins to move at a resonant speed [1]. If the height of the IGW excited at the same time is insufficient to break the ice, then while the vessel is moving above its hull with the help of pumps located inside the vessel, I will form a horizontal flow of water along the entire length of the vessel, i.e. create a liquid screen under the ice. The formation of a screen above the hull will ensure its maximum approximation to the ice cover, i.e. minimum depth of water under the ice. A decrease in depth will lead to the transformation of IGW in deep water into waves in shallow water, i.e. to an increase in their height [2] and an increase in the effectiveness of ice cover destruction.

Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то экран начинают формировать периодически с частотой резонансных ИГВ и сохранять в течение времени равному половине их периода. В результате периодического увеличения высоты ИГВ, т.е. давления под ее вершиной, произойдет возбуждение в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ, в фазе накладывающихся на основные ИГВ. Возникнет благоприятная с точки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат.If this does not lead to the destruction of the ice cover, then the screen begins to form periodically with the frequency of resonant IGWs and is maintained for half a period of time. As a result of a periodic increase in the height of the IHV, i.e. pressure under its peak, there will be an excitation in the ice sheet of additional resonant IGVs, in the phase superimposed on the main IGV. There will be interference, favorable from the point of view of the essence of the invention, of these waves (an increase in the amplitude of the total IGW), which will achieve the claimed technical result.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показан вид на судно и ледяной покров с боку; на фиг. 2 - вид на судно спереди.The invention is illustrated graphically, where: in FIG. 1 shows a view of the ship and the ice cover from the side; in FIG. 2 is a front view of the ship.

Под ледяным покровом 1 на безопасной глубине Н начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью ν_р. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то над судном 2 формируют горизонтальный поток 4, что вызовет увеличение высоты ИГВ 5. Периодическое формирование потока 4 приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, что увеличит их высоту до ИГВ 6 и повысит эффективность разрушения ледяного покрова 1.Under the ice cover 1 at a safe depth H begin to move the submarine 2 with a resonant speed ν _p . If the height of the IGW 3 excited in this case is insufficient to break the ice 1, then horizontal flow 4 is formed above the vessel 2, which will increase the height of the IGW 5. The periodic formation of flow 4 will lead to the excitation of additional resonant IGVs, which will increase their height to IGV 6 and increase ice cover destruction efficiency 1.

Claims (1)

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, причем во время движения судна над его корпусом формируют горизонтальный поток воды, отличающийся тем, что поток формируют периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн и сохраняют в течение времени, равному половине их периода.A method of destroying ice cover by an underwater vessel, which consists in exciting resonant flexural-gravitational waves in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed, and during the movement of the vessel above its hull, a horizontal flow of water is formed, characterized in that the flow is generated periodically with a resonant bending frequency - gravitational waves and retain for a time equal to half their period.

Images